JP2002091584A - 電気機器 - Google Patents
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- QVRVXSZKCXFBTE-UHFFFAOYSA-N n-[4-(6,7-dimethoxy-3,4-dihydro-1h-isoquinolin-2-yl)butyl]-2-(2-fluoroethoxy)-5-methylbenzamide Chemical compound C1C=2C=C(OC)C(OC)=CC=2CCN1CCCCNC(=O)C1=CC(C)=CC=C1OCCF QVRVXSZKCXFBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/163—Soft switching
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
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- G06F1/266—Arrangements to supply power to external peripherals either directly from the computer or under computer control, e.g. supply of power through the communication port, computer controlled power-strips
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- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/165—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/166—Soft switching
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
- H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
- H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
- H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のUSB装置に設けられたハイサイドスイ
ッチ回路では出力側に接続されたバイパスコンデンサの
容量を固定しているため、電源供給側の給電能力に応じ
て前記バイパスコンデンサの充電電流波形を調整するこ
とはできない。 【解決手段】本発明に係るUSB装置に設けられたハイ
サイドスイッチ回路120では、バイパスコンデンサC
1の静電容量を変えることなく、その充電電流波形を調
整するために、出力トランジスタQ1のゲート電圧を生
成するオペアンプA1の基準電圧Vrefを変化させる基
準電圧可変回路12aを設けている。
ッチ回路では出力側に接続されたバイパスコンデンサの
容量を固定しているため、電源供給側の給電能力に応じ
て前記バイパスコンデンサの充電電流波形を調整するこ
とはできない。 【解決手段】本発明に係るUSB装置に設けられたハイ
サイドスイッチ回路120では、バイパスコンデンサC
1の静電容量を変えることなく、その充電電流波形を調
整するために、出力トランジスタQ1のゲート電圧を生
成するオペアンプA1の基準電圧Vrefを変化させる基
準電圧可変回路12aを設けている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は装置外部から供給さ
れる入力電流を制限して装置内部への出力電流を得る出
力トランジスタを有する電気機器に関し、特に、前記出
力トランジスタの出力側に接続されたバイパスコンデン
サの静電容量を変えることなく、その充電電流波形を調
整できる電気機器に関する。
れる入力電流を制限して装置内部への出力電流を得る出
力トランジスタを有する電気機器に関し、特に、前記出
力トランジスタの出力側に接続されたバイパスコンデン
サの静電容量を変えることなく、その充電電流波形を調
整できる電気機器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パソコン等のホストコンピュータ
と周辺機器(フロッピー(登録商標)ディスクドライブ
装置、プリンタ、スキャナ等)とを接続するインターフ
ェースバスとしてUSBが登場し、注目を浴びている。
このUSBを備えた周辺機器(以下、USB装置と呼
ぶ)では、従来別々に設けられていたインターフェース
を共通化することができる。
と周辺機器(フロッピー(登録商標)ディスクドライブ
装置、プリンタ、スキャナ等)とを接続するインターフ
ェースバスとしてUSBが登場し、注目を浴びている。
このUSBを備えた周辺機器(以下、USB装置と呼
ぶ)では、従来別々に設けられていたインターフェース
を共通化することができる。
【0003】前記USB装置はUSBケーブルを介して
前記ホストコンピュータに接続される。このUSBケー
ブルには前記USB装置と前記ホストコンピュータとの
信号伝達を行う信号線以外に、前記ホストコンピュータ
から前記USB装置に対して電源供給を行う電源供給線
が割り当てられている。
前記ホストコンピュータに接続される。このUSBケー
ブルには前記USB装置と前記ホストコンピュータとの
信号伝達を行う信号線以外に、前記ホストコンピュータ
から前記USB装置に対して電源供給を行う電源供給線
が割り当てられている。
【0004】ここで、前記USB装置においては、前記
ホストコンピュータとのプラグ接続時に生じる突入電流
をソフトに立ち上げるためにハイサイドスイッチ回路が
設けられており、前記電源供給線は前記ハイサイドスイ
ッチ回路を介して前記USB装置の内部回路に接続され
ている。なお、前記ハイサイドスイッチ回路とは前記ホ
ストコンピュータから供給される電源電流の大きさを所
定レベルに制限して内部回路に送出するカレントリミッ
タである。
ホストコンピュータとのプラグ接続時に生じる突入電流
をソフトに立ち上げるためにハイサイドスイッチ回路が
設けられており、前記電源供給線は前記ハイサイドスイ
ッチ回路を介して前記USB装置の内部回路に接続され
ている。なお、前記ハイサイドスイッチ回路とは前記ホ
ストコンピュータから供給される電源電流の大きさを所
定レベルに制限して内部回路に送出するカレントリミッ
タである。
【0005】図10は従来のハイサイドスイッチ回路の
一構成例を示す回路図である。本図に示すように、ハイ
サイドスイッチ回路120’には装置外部から供給され
る入力電流を制限して装置内部への出力電流を得る出力
トランジスタとして、PチャネルMOSトランジスタQ
1が設けられている。
一構成例を示す回路図である。本図に示すように、ハイ
サイドスイッチ回路120’には装置外部から供給され
る入力電流を制限して装置内部への出力電流を得る出力
トランジスタとして、PチャネルMOSトランジスタQ
1が設けられている。
【0006】装置外部からの電源供給を受ける入力端子
T1は抵抗R1を介してトランジスタQ1のソース
(S)に接続されるとともに、直列接続された抵抗R
2、R3及び定電流源I1を介してグランドにも接続さ
れている。一方、装置内部に電源供給を行う出力端子T
2はトランジスタQ1のドレイン(D)に接続されると
ともに、バイパスコンデンサC1を介してグランドに接
続されている。
T1は抵抗R1を介してトランジスタQ1のソース
(S)に接続されるとともに、直列接続された抵抗R
2、R3及び定電流源I1を介してグランドにも接続さ
れている。一方、装置内部に電源供給を行う出力端子T
2はトランジスタQ1のドレイン(D)に接続されると
ともに、バイパスコンデンサC1を介してグランドに接
続されている。
【0007】また、ハイサイドスイッチ回路120’に
はトランジスタQ1のゲート電圧制御手段としてオペア
ンプA1が設けられている。オペアンプA1の正相入力
端子(+)は抵抗R2と抵抗R3の接続ノードに接続さ
れており、逆相入力端子(−)はトランジスタQ1のソ
ース(S)に接続されている。また、オペアンプA1の
出力端子はトランジスタQ1のゲート(G)に接続され
ている。
はトランジスタQ1のゲート電圧制御手段としてオペア
ンプA1が設けられている。オペアンプA1の正相入力
端子(+)は抵抗R2と抵抗R3の接続ノードに接続さ
れており、逆相入力端子(−)はトランジスタQ1のソ
ース(S)に接続されている。また、オペアンプA1の
出力端子はトランジスタQ1のゲート(G)に接続され
ている。
【0008】上記構成のハイサイドスイッチ回路12
0’の動作について説明する。オペアンプA1は正相入
力端子(+)に加わる基準電圧Vrefと、逆相入力端子
(−)に加わる参照電圧Vadjとの差電圧を増幅するこ
とでトランジスタQ1のゲート電圧を生成する。
0’の動作について説明する。オペアンプA1は正相入
力端子(+)に加わる基準電圧Vrefと、逆相入力端子
(−)に加わる参照電圧Vadjとの差電圧を増幅するこ
とでトランジスタQ1のゲート電圧を生成する。
【0009】例えば、トランジスタQ1に大きな電流が
流れた場合には、抵抗R1による電圧降下が大きくなる
ので参照電圧Vadjは下がり、オペアンプA1の出力電
圧は高くなる。従って、トランジスタQ1のゲート・ソ
ース間の電位差は小さくなり、トランジスタQ1は小さ
い電流しか流せなくなる。逆に、トランジスタQ1に流
れる電流が小さくなり参照電圧Vadjが高くなるとオペ
アンプA1の出力電圧は低くなるので、トランジスタQ
1のゲート・ソース間の電位差は大きくなり、トランジ
スタQ1は大きい電流を流せるようになる。
流れた場合には、抵抗R1による電圧降下が大きくなる
ので参照電圧Vadjは下がり、オペアンプA1の出力電
圧は高くなる。従って、トランジスタQ1のゲート・ソ
ース間の電位差は小さくなり、トランジスタQ1は小さ
い電流しか流せなくなる。逆に、トランジスタQ1に流
れる電流が小さくなり参照電圧Vadjが高くなるとオペ
アンプA1の出力電圧は低くなるので、トランジスタQ
1のゲート・ソース間の電位差は大きくなり、トランジ
スタQ1は大きい電流を流せるようになる。
【0010】このように、ハイサイドスイッチ回路12
0’は参照電圧Vadjが所定の基準電圧Vrefに一致する
ようにトランジスタQ1に流れる出力電流Ioutの大き
さを制限する回路である。本構成のハイサイドスイッチ
回路120’の場合、基準電圧Vrefを高く設定すれば
出力電流Ioutの目標値は小さくなり、逆に基準電圧V
refを低く設定すれば出力電流Ioutの目標値は大きくな
る。なお、従来では装置内部へ送出すべき出力電流I
outの最終目標値に基づいて基準電圧Vrefが固定されて
いる。
0’は参照電圧Vadjが所定の基準電圧Vrefに一致する
ようにトランジスタQ1に流れる出力電流Ioutの大き
さを制限する回路である。本構成のハイサイドスイッチ
回路120’の場合、基準電圧Vrefを高く設定すれば
出力電流Ioutの目標値は小さくなり、逆に基準電圧V
refを低く設定すれば出力電流Ioutの目標値は大きくな
る。なお、従来では装置内部へ送出すべき出力電流I
outの最終目標値に基づいて基準電圧Vrefが固定されて
いる。
【0011】図11はハイサイドスイッチ回路120’
における入力電圧Vinと出力電流I outの挙動を示すタ
イムチャートである。本図の実線に示すように、ハイサ
イドスイッチ回路120’の入力端子T1に入力電圧V
inが印加されると、バイパスコンデンサC1には出力電
流Ioutが流れ始める。このとき、バイパスコンデンサ
C1を充電する出力電流Ioutはハイサイドスイッチ回
路120’によってある程度ソフトに立ち上げられる。
における入力電圧Vinと出力電流I outの挙動を示すタ
イムチャートである。本図の実線に示すように、ハイサ
イドスイッチ回路120’の入力端子T1に入力電圧V
inが印加されると、バイパスコンデンサC1には出力電
流Ioutが流れ始める。このとき、バイパスコンデンサ
C1を充電する出力電流Ioutはハイサイドスイッチ回
路120’によってある程度ソフトに立ち上げられる。
【0012】なお、バイパスコンデンサC1を充電する
際のピーク電流値及び充電時間は、バイパスコンデンサ
C1の静電容量、及びハイサイドスイッチ回路120’
の基準電圧Vref(出力電流Ioutの目標値)に応じて決
定される。また、図11の実線では、図10において出
力端子T2に接続される負荷がバイパスコンデンサC1
のみの場合を示しているので、バイパスコンデンサC1
の充電が完了すれば出力電流Ioutが0になっている。
しかし、出力端子T2に他の負荷回路が接続されている
場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負荷
に応じた電流(図中の一点鎖線)が流れる。
際のピーク電流値及び充電時間は、バイパスコンデンサ
C1の静電容量、及びハイサイドスイッチ回路120’
の基準電圧Vref(出力電流Ioutの目標値)に応じて決
定される。また、図11の実線では、図10において出
力端子T2に接続される負荷がバイパスコンデンサC1
のみの場合を示しているので、バイパスコンデンサC1
の充電が完了すれば出力電流Ioutが0になっている。
しかし、出力端子T2に他の負荷回路が接続されている
場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負荷
に応じた電流(図中の一点鎖線)が流れる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】たしかに、上記構成の
ハイサイドスイッチ回路120’は、前述のフィードバ
ック制御によって出力端子T2に流れる出力電流Iout
にリミットをかけるので、前記USB装置と前記ホスト
コンピュータとをプラグ接続する際に生じる突入電流を
ある程度ソフトに立ち上げることができる。従って、前
記ホストコンピュータ側に設けられた電源供給回路に過
大な負荷が加わることをある程度防止することが可能で
ある。加えて、ハイサイドスイッチ回路120’の出力
電流IoutはバイパスコンデンサC1によって一旦充電
されるため、前記USB装置の内部回路へ供給される電
流は平滑化されたノイズ成分の少ない電流となる。
ハイサイドスイッチ回路120’は、前述のフィードバ
ック制御によって出力端子T2に流れる出力電流Iout
にリミットをかけるので、前記USB装置と前記ホスト
コンピュータとをプラグ接続する際に生じる突入電流を
ある程度ソフトに立ち上げることができる。従って、前
記ホストコンピュータ側に設けられた電源供給回路に過
大な負荷が加わることをある程度防止することが可能で
ある。加えて、ハイサイドスイッチ回路120’の出力
電流IoutはバイパスコンデンサC1によって一旦充電
されるため、前記USB装置の内部回路へ供給される電
流は平滑化されたノイズ成分の少ない電流となる。
【0014】しかしながら、従来構成のハイサイドスイ
ッチ回路120’におけるバイパスコンデンサC1の静
電容量は、その充電時のピーク電流値及び充電時間がU
SB規格や内部ICの規格範囲内に収まるように設定さ
れた固定値となっている。そのため、前記ホストコンピ
ュータ側に設けられた電源供給回路の電源供給能力やU
SBケーブルの特性等に応じて、バイパスコンデンサC
1の充電電流波形を調整すること、例えば、バイパスコ
ンデンサC1を充電する際のピーク電流値及び充電時間
を規格範囲内に収めつつ、出力電流Ioutができる限り
ソフトに立ち上がるように調整することは不可能であ
る。
ッチ回路120’におけるバイパスコンデンサC1の静
電容量は、その充電時のピーク電流値及び充電時間がU
SB規格や内部ICの規格範囲内に収まるように設定さ
れた固定値となっている。そのため、前記ホストコンピ
ュータ側に設けられた電源供給回路の電源供給能力やU
SBケーブルの特性等に応じて、バイパスコンデンサC
1の充電電流波形を調整すること、例えば、バイパスコ
ンデンサC1を充電する際のピーク電流値及び充電時間
を規格範囲内に収めつつ、出力電流Ioutができる限り
ソフトに立ち上がるように調整することは不可能であ
る。
【0015】本発明は上記の問題点に鑑み、装置外部か
ら供給される入力電流を制限して装置内部への出力電流
を得る出力トランジスタと、前記出力トランジスタの出
力側に接続されたバイパスコンデンサとを有する電気機
器において、前記バイパスコンデンサの静電容量を変え
ることなく、その充電電流波形を調整することが可能な
電気機器を提供することを目的とする。
ら供給される入力電流を制限して装置内部への出力電流
を得る出力トランジスタと、前記出力トランジスタの出
力側に接続されたバイパスコンデンサとを有する電気機
器において、前記バイパスコンデンサの静電容量を変え
ることなく、その充電電流波形を調整することが可能な
電気機器を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電気機器においては、装置外部から供
給される入力電流を制限して装置内部への出力電流を得
る出力トランジスタと、前記出力トランジスタに流れる
電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、前記電
流検出手段から出力される検出電圧が所定の基準電圧に
一致するように前記出力トランジスタにおける電流制限
を行う出力制御手段と、前記出力トランジスタの出力側
に接続されたバイパスコンデンサと、を有する電気機器
において、前記バイパスコンデンサの静電容量を変える
ことなく、その充電電流波形を調整するために、前記基
準電圧を変化させる基準電圧可変手段を設けた構成とし
ている。
に、本発明に係る電気機器においては、装置外部から供
給される入力電流を制限して装置内部への出力電流を得
る出力トランジスタと、前記出力トランジスタに流れる
電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、前記電
流検出手段から出力される検出電圧が所定の基準電圧に
一致するように前記出力トランジスタにおける電流制限
を行う出力制御手段と、前記出力トランジスタの出力側
に接続されたバイパスコンデンサと、を有する電気機器
において、前記バイパスコンデンサの静電容量を変える
ことなく、その充電電流波形を調整するために、前記基
準電圧を変化させる基準電圧可変手段を設けた構成とし
ている。
【0017】特に、前記電気機器への電源供給を開始す
る際、前記基準電圧可変手段は、前記出力トランジスタ
における電流制限が徐々に軽くなるように前記基準電圧
を変化させる構成にするとよい。また、本発明に係る電
気機器においては、前記基準電圧可変手段による単位時
間当たりの基準電圧変化量を任意に調整可能な構成とし
ている。
る際、前記基準電圧可変手段は、前記出力トランジスタ
における電流制限が徐々に軽くなるように前記基準電圧
を変化させる構成にするとよい。また、本発明に係る電
気機器においては、前記基準電圧可変手段による単位時
間当たりの基準電圧変化量を任意に調整可能な構成とし
ている。
【0018】さらに、前記基準電圧可変手段によって前
記基準電圧を変化させ始めるタイミングを、装置内部へ
の出力電流の立ち上がりに同期させる手段を設けた構成
にするとよい。なお、本発明はインターフェースバスと
してUSB(Universal Serial Bus)を備えた電気機器
に適用するとよい。
記基準電圧を変化させ始めるタイミングを、装置内部へ
の出力電流の立ち上がりに同期させる手段を設けた構成
にするとよい。なお、本発明はインターフェースバスと
してUSB(Universal Serial Bus)を備えた電気機器
に適用するとよい。
【0019】
【発明の実施の形態】ここでは、本発明に係る電気機器
として、USBインターフェースバスを備えた周辺機器
(以下、USB装置と呼ぶ)を例に挙げて説明を行う。
図1は本発明に係るUSB装置を含むコンピュータシス
テムの概略構成を示すブロック図である。
として、USBインターフェースバスを備えた周辺機器
(以下、USB装置と呼ぶ)を例に挙げて説明を行う。
図1は本発明に係るUSB装置を含むコンピュータシス
テムの概略構成を示すブロック図である。
【0020】本図に示すように、USB装置100はU
SBケーブル150を介してパソコン等のホストコンピ
ュータ200に接続される。このUSBケーブル150
にはUSB装置100とホストコンピュータ200との
信号伝達を行う信号線151と、ホストコンピュータ2
00からUSB装置100に対して電源供給を行う電源
供給線152とが割り当てられている。
SBケーブル150を介してパソコン等のホストコンピ
ュータ200に接続される。このUSBケーブル150
にはUSB装置100とホストコンピュータ200との
信号伝達を行う信号線151と、ホストコンピュータ2
00からUSB装置100に対して電源供給を行う電源
供給線152とが割り当てられている。
【0021】USB装置100に導入された信号線15
1は内部回路110に接続されており、USB装置10
0とホストコンピュータ200との間で信号のやり取り
が行われる。一方、電源供給線152は内部回路110
に直接接続されるのではなく、ハイサイドスイッチ回路
120を介して内部回路110に接続されている。
1は内部回路110に接続されており、USB装置10
0とホストコンピュータ200との間で信号のやり取り
が行われる。一方、電源供給線152は内部回路110
に直接接続されるのではなく、ハイサイドスイッチ回路
120を介して内部回路110に接続されている。
【0022】ハイサイドスイッチ回路120は、ホスト
コンピュータ200から供給される電源電流の大きさを
所定レベルに制限するカレントリミッタである。図2は
ハイサイドスイッチ回路120(第1実施形態)の概略
構成を示す回路図である。本図に示すように、本実施形
態のハイサイドスイッチ回路120は従来のハイサイド
スイッチ回路120’(図10参照)とほぼ同様の構成
から成っている。そこで、従来と同様の構成及び機能を
有する部分については図10と同一の符号を付すことで
説明を省略し、以下では本実施形態の新規な構成部分に
ついて重点を置いた説明を行う。
コンピュータ200から供給される電源電流の大きさを
所定レベルに制限するカレントリミッタである。図2は
ハイサイドスイッチ回路120(第1実施形態)の概略
構成を示す回路図である。本図に示すように、本実施形
態のハイサイドスイッチ回路120は従来のハイサイド
スイッチ回路120’(図10参照)とほぼ同様の構成
から成っている。そこで、従来と同様の構成及び機能を
有する部分については図10と同一の符号を付すことで
説明を省略し、以下では本実施形態の新規な構成部分に
ついて重点を置いた説明を行う。
【0023】本実施形態のハイサイドスイッチ回路12
0には、バイパスコンデンサC1の静電容量を変えるこ
となく、その充電電流波形を調整するために、オペアン
プA1の基準電圧Vrefを変化させる基準電圧可変回路
12aが設けられている。基準電圧可変回路12aの一
端は抵抗R2とオペアンプA1の正相入力端子(+)と
の接続ノードに接続されており、他端は調整端子T3に
接続された調整コンデンサC2を介してグランドに接続
されている。なお、基準電圧可変回路12aを設けたこ
とにより、図10に示した抵抗R3及び定電流源I1は
除去されている。
0には、バイパスコンデンサC1の静電容量を変えるこ
となく、その充電電流波形を調整するために、オペアン
プA1の基準電圧Vrefを変化させる基準電圧可変回路
12aが設けられている。基準電圧可変回路12aの一
端は抵抗R2とオペアンプA1の正相入力端子(+)と
の接続ノードに接続されており、他端は調整端子T3に
接続された調整コンデンサC2を介してグランドに接続
されている。なお、基準電圧可変回路12aを設けたこ
とにより、図10に示した抵抗R3及び定電流源I1は
除去されている。
【0024】続いて、上記構成のハイサイドスイッチ回
路120の動作について説明する。前述した基準電圧可
変回路12aは、抵抗R2に流れるソフト立ち上げ電流
I soft(以下、ソフト電流Isoftと呼ぶ)の大きさを変
化させることで、オペアンプA1の基準電圧Vrefを変
化させる回路である。また、基準電圧可変回路12aに
よる単位時間当たりの基準電圧変化量は調整コンデンサ
C2の静電容量を変えることによって任意に調整するこ
とが可能である。
路120の動作について説明する。前述した基準電圧可
変回路12aは、抵抗R2に流れるソフト立ち上げ電流
I soft(以下、ソフト電流Isoftと呼ぶ)の大きさを変
化させることで、オペアンプA1の基準電圧Vrefを変
化させる回路である。また、基準電圧可変回路12aに
よる単位時間当たりの基準電圧変化量は調整コンデンサ
C2の静電容量を変えることによって任意に調整するこ
とが可能である。
【0025】図3はハイサイドスイッチ回路120にお
ける入力電圧Vin、ソフト電流Isof t、基準電圧
Vref、及び出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャート
である。なお、ここでは簡単のために出力端子T2に接
続される負荷がバイパスコンデンサC1のみの場合を示
している。本図に示すように、ハイサイドスイッチ回路
120の入力端子T1に入力電圧Vinが印加されると、
バイパスコンデンサC1には出力電流Ioutが流れ始
め、充電が完了すると出力電流Ioutは0になってい
る。なお、出力端子T2に他の負荷回路が接続されてい
る場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負
荷に応じた電流が流れる。
ける入力電圧Vin、ソフト電流Isof t、基準電圧
Vref、及び出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャート
である。なお、ここでは簡単のために出力端子T2に接
続される負荷がバイパスコンデンサC1のみの場合を示
している。本図に示すように、ハイサイドスイッチ回路
120の入力端子T1に入力電圧Vinが印加されると、
バイパスコンデンサC1には出力電流Ioutが流れ始
め、充電が完了すると出力電流Ioutは0になってい
る。なお、出力端子T2に他の負荷回路が接続されてい
る場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負
荷に応じた電流が流れる。
【0026】このとき、基準電圧可変回路12aは抵抗
R2に流れるソフト電流Isoftを徐々に大きくしていく
ので、抵抗R2における電圧降下は徐々に大きくなり、
オペアンプA1の基準電圧Vrefは徐々に低下してVref
Lになる。すなわち、USB装置100への電源供給を
開始する際、基準電圧可変回路12aはトランジスタQ
1における電流制限が徐々に軽くなるように基準電圧V
refの大きさをVrefHからVrefLまで数10mV変化
させる。なお、VrefH、VrefLはいずれも電源電圧V
ccに非常に近い値である。
R2に流れるソフト電流Isoftを徐々に大きくしていく
ので、抵抗R2における電圧降下は徐々に大きくなり、
オペアンプA1の基準電圧Vrefは徐々に低下してVref
Lになる。すなわち、USB装置100への電源供給を
開始する際、基準電圧可変回路12aはトランジスタQ
1における電流制限が徐々に軽くなるように基準電圧V
refの大きさをVrefHからVrefLまで数10mV変化
させる。なお、VrefH、VrefLはいずれも電源電圧V
ccに非常に近い値である。
【0027】また、基準電圧可変回路12aによって生
成されるソフト電流Isoftの上限値、すなわち基準電圧
Vrefの下限値VrefLは出力電流Ioutの最終目標値に
基づいて設定するとよい。例えば、図3に示すように、
出力電流IoutによるバイパスコンデンサC1の充電が
完了する時間とほぼ同じタイミングでソフト電流Iso ft
の値が最大となるようにしてもよいし、出力電流Iout
が最大になった後までソフト電流Isoftが最大とならな
いようにしてもよい。
成されるソフト電流Isoftの上限値、すなわち基準電圧
Vrefの下限値VrefLは出力電流Ioutの最終目標値に
基づいて設定するとよい。例えば、図3に示すように、
出力電流IoutによるバイパスコンデンサC1の充電が
完了する時間とほぼ同じタイミングでソフト電流Iso ft
の値が最大となるようにしてもよいし、出力電流Iout
が最大になった後までソフト電流Isoftが最大とならな
いようにしてもよい。
【0028】上記したように、USB装置100に対す
る電源投入直後は出力電流Ioutを厳しく制限し、時間
の経過とともにその制限を軽くしていく構成であれば、
USB装置100とホストコンピュータ200とをプラ
グ接続する際に生じる突入電流を従来よりもソフトに立
ち上げるとともに、そのソフト立ち上げ時間を最適化
(例えば、ソフト立ち上げ時間=バイパスコンデンサC
1の充電時間)することができる。従って、ホストコン
ピュータ200側に設けられた電源供給回路に過大な負
荷が加わることをより確実に防止することが可能とな
る。
る電源投入直後は出力電流Ioutを厳しく制限し、時間
の経過とともにその制限を軽くしていく構成であれば、
USB装置100とホストコンピュータ200とをプラ
グ接続する際に生じる突入電流を従来よりもソフトに立
ち上げるとともに、そのソフト立ち上げ時間を最適化
(例えば、ソフト立ち上げ時間=バイパスコンデンサC
1の充電時間)することができる。従って、ホストコン
ピュータ200側に設けられた電源供給回路に過大な負
荷が加わることをより確実に防止することが可能とな
る。
【0029】また、本実施形態のハイサイドスイッチ回
路120においては、基準電圧可変回路12aによる単
位時間当たりの基準電圧変化量を調整コンデンサC2の
静電容量を変えることで任意に調整可能な構成としてい
る。このような構成とすることにより、ホストコンピュ
ータ200側に設けられた電源供給回路の電源供給能力
やUSBケーブル150の特性等に応じて、図中の破線
で示すようにバイパスコンデンサC1の充電電流波形を
任意に調整することが可能となる。従って、USB装置
100の電源設計における最適化が容易に行える。
路120においては、基準電圧可変回路12aによる単
位時間当たりの基準電圧変化量を調整コンデンサC2の
静電容量を変えることで任意に調整可能な構成としてい
る。このような構成とすることにより、ホストコンピュ
ータ200側に設けられた電源供給回路の電源供給能力
やUSBケーブル150の特性等に応じて、図中の破線
で示すようにバイパスコンデンサC1の充電電流波形を
任意に調整することが可能となる。従って、USB装置
100の電源設計における最適化が容易に行える。
【0030】次に、上記した基準電圧可変回路12aの
内部構成について説明する。図4は基準電圧可変回路1
2aの一構成例を示す回路図である。基準電圧可変回路
12aは一対のNPNトランジスタQa、Qbを有して
おり、両トランジスタのベースは互いに接続されてい
る。トランジスタQaのコレクタは定電流源Iaを介し
て電源電圧線(入力端子T1)に接続されるとともに、
自身のベースにも接続されている。また、トランジスタ
Qaのエミッタは抵抗Ra及び調整コンデンサC2を介
してグランドに接続されている。
内部構成について説明する。図4は基準電圧可変回路1
2aの一構成例を示す回路図である。基準電圧可変回路
12aは一対のNPNトランジスタQa、Qbを有して
おり、両トランジスタのベースは互いに接続されてい
る。トランジスタQaのコレクタは定電流源Iaを介し
て電源電圧線(入力端子T1)に接続されるとともに、
自身のベースにも接続されている。また、トランジスタ
Qaのエミッタは抵抗Ra及び調整コンデンサC2を介
してグランドに接続されている。
【0031】一方、トランジスタQbのコレクタは抵抗
R2とオペアンプA1の正相入力端子(+)との接続ノ
ードに接続されており、エミッタは抵抗Rbを介してグ
ランドに接続されている。なお、抵抗Rbの抵抗値は抵
抗Raの抵抗値よりも大きく設定されている。
R2とオペアンプA1の正相入力端子(+)との接続ノ
ードに接続されており、エミッタは抵抗Rbを介してグ
ランドに接続されている。なお、抵抗Rbの抵抗値は抵
抗Raの抵抗値よりも大きく設定されている。
【0032】上記構成の基準電圧可変回路12aにおい
て、前記電源電圧線に電源電圧Vinが印加されると調整
コンデンサC2に電流が流れ込んで充電が始まる。電源
電圧Vinを投入した直後は調整コンデンサC2に電荷が
貯まっていないのでトランジスタQaのエミッタ電位は
低い状態であり、トランジスタQaには大きなコレクタ
電流が流れる。
て、前記電源電圧線に電源電圧Vinが印加されると調整
コンデンサC2に電流が流れ込んで充電が始まる。電源
電圧Vinを投入した直後は調整コンデンサC2に電荷が
貯まっていないのでトランジスタQaのエミッタ電位は
低い状態であり、トランジスタQaには大きなコレクタ
電流が流れる。
【0033】一方、抵抗Rbの抵抗値は抵抗Raの抵抗
値よりも大きく設定されているため、トランジスタQb
のエミッタ電位はトランジスタQaのエミッタ電位より
も高く、トランジスタQbのコレクタにはトランジスタ
Qaのコレクタ電流ほど大きい電流は流れない。このよ
うに、電源電圧Vinを投入した直後にはトランジスタQ
bのコレクタ電流、すなわちソフト電流Isoftが小さく
抑えられている。
値よりも大きく設定されているため、トランジスタQb
のエミッタ電位はトランジスタQaのエミッタ電位より
も高く、トランジスタQbのコレクタにはトランジスタ
Qaのコレクタ電流ほど大きい電流は流れない。このよ
うに、電源電圧Vinを投入した直後にはトランジスタQ
bのコレクタ電流、すなわちソフト電流Isoftが小さく
抑えられている。
【0034】しかし、調整コンデンサC2への充電が進
んでトランジスタQaのエミッタ電位が高くなっていく
とトランジスタQaのコレクタ電流は流れにくくなり、
その分がトランジスタQa、Qbの両ベースに流れ込む
ことになる。従って、トランジスタQbにおけるベース
・エミッタ間の電位差は大きくなり、トランジスタQb
のコレクタに流れるソフト電流Isoftは徐々に大きくな
る。
んでトランジスタQaのエミッタ電位が高くなっていく
とトランジスタQaのコレクタ電流は流れにくくなり、
その分がトランジスタQa、Qbの両ベースに流れ込む
ことになる。従って、トランジスタQbにおけるベース
・エミッタ間の電位差は大きくなり、トランジスタQb
のコレクタに流れるソフト電流Isoftは徐々に大きくな
る。
【0035】このようにして、基準電圧可変回路12a
はソフト電流Isoftを徐々に大きくしていく。なお、ソ
フト電流Isoftを急峻に立ち上げるには調整コンデンサ
C2の静電容量を小さく設定すればよく、緩慢に立ち上
げるには調整コンデンサC2の静電容量を大きく設定す
ればよい。また、調整コンデンサC2の静電容量を変更
する代わりに抵抗R2の抵抗値を変更する構成として
も、上記と同様にソフト電流Isoftの調整を行うことが
できる。
はソフト電流Isoftを徐々に大きくしていく。なお、ソ
フト電流Isoftを急峻に立ち上げるには調整コンデンサ
C2の静電容量を小さく設定すればよく、緩慢に立ち上
げるには調整コンデンサC2の静電容量を大きく設定す
ればよい。また、調整コンデンサC2の静電容量を変更
する代わりに抵抗R2の抵抗値を変更する構成として
も、上記と同様にソフト電流Isoftの調整を行うことが
できる。
【0036】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。図5はハイサイドスイッチ回路121(第2実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路121は前出
した第1実施形態のハイサイドスイッチ回路120(図
2参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力トラン
ジスタとしてNチャネルMOSトランジスタQ2を用い
た構成である。そこで、第1実施形態と同様の構成及び
機能を有する部分については図2と同一の符号を付すこ
とで説明を省略し、以下では本実施形態の新規な構成部
分について重点を置いた説明を行う。
する。図5はハイサイドスイッチ回路121(第2実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路121は前出
した第1実施形態のハイサイドスイッチ回路120(図
2参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力トラン
ジスタとしてNチャネルMOSトランジスタQ2を用い
た構成である。そこで、第1実施形態と同様の構成及び
機能を有する部分については図2と同一の符号を付すこ
とで説明を省略し、以下では本実施形態の新規な構成部
分について重点を置いた説明を行う。
【0037】前述した通り、本実施形態では出力トラン
ジスタとしてNチャネルMOSトランジスタQ2が用い
られており、そのドレイン(D)とソース(S)の接続
が第1実施形態と逆になっている。すなわち、トランジ
スタQ2ではドレイン(D)が抵抗R1を介して入力端
子T1に接続されており、ソース(S)が出力端子T2
に接続されている。また、オペアンプA1の出力端子と
トランジスタQ2のゲート(G)間にはゲート電圧コン
トロール回路12bが設けられており、ゲート電圧コン
トロール回路12bにはチャージポンプ回路12cが接
続されている。
ジスタとしてNチャネルMOSトランジスタQ2が用い
られており、そのドレイン(D)とソース(S)の接続
が第1実施形態と逆になっている。すなわち、トランジ
スタQ2ではドレイン(D)が抵抗R1を介して入力端
子T1に接続されており、ソース(S)が出力端子T2
に接続されている。また、オペアンプA1の出力端子と
トランジスタQ2のゲート(G)間にはゲート電圧コン
トロール回路12bが設けられており、ゲート電圧コン
トロール回路12bにはチャージポンプ回路12cが接
続されている。
【0038】ゲート電圧コントロール回路12bはオペ
アンプA1の出力電圧に基づいてトランジスタQ2のゲ
ート電圧をコントロールする。すなわち、オペアンプA
1の出力電圧が高ければゲート電圧を低くし、オペアン
プA1の出力電圧が低ければゲート電圧を高くする。こ
のような動作により、出力トランジスタとしてNチャネ
ルMOSトランジスタQ2を用いても、前述の第1実施
形態と同様の動作を実現することができる。
アンプA1の出力電圧に基づいてトランジスタQ2のゲ
ート電圧をコントロールする。すなわち、オペアンプA
1の出力電圧が高ければゲート電圧を低くし、オペアン
プA1の出力電圧が低ければゲート電圧を高くする。こ
のような動作により、出力トランジスタとしてNチャネ
ルMOSトランジスタQ2を用いても、前述の第1実施
形態と同様の動作を実現することができる。
【0039】チャージポンプ回路12cは発振回路部
(図示せず)を用いてトランジスタQ2のゲート(G)
に印加されるゲート電圧を昇圧する機能を有している。
このような昇圧機構を設けることにより、トランジスタ
Q2のオン抵抗を下げることができる。よって、トラン
ジスタQ2で消費される電力を抑制し、ハイサイドスイ
ッチ回路121の省電力化に貢献することができる。
(図示せず)を用いてトランジスタQ2のゲート(G)
に印加されるゲート電圧を昇圧する機能を有している。
このような昇圧機構を設けることにより、トランジスタ
Q2のオン抵抗を下げることができる。よって、トラン
ジスタQ2で消費される電力を抑制し、ハイサイドスイ
ッチ回路121の省電力化に貢献することができる。
【0040】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。図6はハイサイドスイッチ回路122(第3実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路122は前出
した第1実施形態のハイサイドスイッチ回路120(図
2参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力電流I
outの立ち上がりを検出するモニタ電流検出回路12d
を新たに設けた構成である。そこで、第1実施形態と同
様の構成及び機能を有する部分については図2と同一の
符号を付すことで説明を省略し、以下では本実施形態の
新規な構成部分について重点を置いた説明を行う。
する。図6はハイサイドスイッチ回路122(第3実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路122は前出
した第1実施形態のハイサイドスイッチ回路120(図
2参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力電流I
outの立ち上がりを検出するモニタ電流検出回路12d
を新たに設けた構成である。そこで、第1実施形態と同
様の構成及び機能を有する部分については図2と同一の
符号を付すことで説明を省略し、以下では本実施形態の
新規な構成部分について重点を置いた説明を行う。
【0041】本実施形態では基準電圧Vrefを変化させ
始めるタイミングを出力電流Ioutの立ち上がりに同期
させる手段として、前述したモニタ電流検出回路12d
と、モニタ電流検出用のPチャネルMOSトランジスタ
Q3とを設けている。トランジスタQ3のソース(S)
は抵抗R1を介して入力端子T1に接続されており、ゲ
ート(G)はオペアンプA1の出力端子に接続されてい
る。また、トランジスタQ3のドレイン(D)はモニタ
電流検出回路12dに接続されている。
始めるタイミングを出力電流Ioutの立ち上がりに同期
させる手段として、前述したモニタ電流検出回路12d
と、モニタ電流検出用のPチャネルMOSトランジスタ
Q3とを設けている。トランジスタQ3のソース(S)
は抵抗R1を介して入力端子T1に接続されており、ゲ
ート(G)はオペアンプA1の出力端子に接続されてい
る。また、トランジスタQ3のドレイン(D)はモニタ
電流検出回路12dに接続されている。
【0042】従って、上記構成のハイサイドスイッチ回
路122に電源が投入されてトランジスタQ1に出力電
流Ioutが流れ始めると、それに同期してトランジスタ
Q3にもモニタ電流Imonが流れ始める。モニタ電流検
出回路12dはこのモニタ電流Imonの立ち上がりを検
出して、基準電圧可変回路12a’に可変開始信号Sst
を送出する。
路122に電源が投入されてトランジスタQ1に出力電
流Ioutが流れ始めると、それに同期してトランジスタ
Q3にもモニタ電流Imonが流れ始める。モニタ電流検
出回路12dはこのモニタ電流Imonの立ち上がりを検
出して、基準電圧可変回路12a’に可変開始信号Sst
を送出する。
【0043】なお、モニタ電流検出回路12dの構成は
図示していないが、例えばトランジスタQ3のドレイン
(D)を定電流源を介してグランドに接続するととも
に、トランジスタQ3のドレイン(D)と前記定電流源
の接続ノードからバッファを介して可変開始信号Sstを
引き出す構成などが考えられる。
図示していないが、例えばトランジスタQ3のドレイン
(D)を定電流源を介してグランドに接続するととも
に、トランジスタQ3のドレイン(D)と前記定電流源
の接続ノードからバッファを介して可変開始信号Sstを
引き出す構成などが考えられる。
【0044】図7はハイサイドスイッチ回路122にお
ける入力電圧Vin、出力電流Iout、モニタ電流Imon、
可変開始信号Sst、ソフト電流Isoft、及び基準電圧V
refの挙動を示すタイムチャートである。なお、ここで
は簡単のために出力端子T2に接続される負荷がバイパ
スコンデンサC1のみの場合を示している。本図に示す
ように、ハイサイドスイッチ回路122の入力端子T1
に入力電圧Vinが印加されると、トランジスタQ1、Q
3にはそれぞれ出力電流Iout、モニタ電流Im onが流れ
始め、充電が完了すると出力電流Ioutは0になってい
る。なお、出力端子T2に他の負荷回路が接続されてい
る場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負
荷に応じた電流が流れる。
ける入力電圧Vin、出力電流Iout、モニタ電流Imon、
可変開始信号Sst、ソフト電流Isoft、及び基準電圧V
refの挙動を示すタイムチャートである。なお、ここで
は簡単のために出力端子T2に接続される負荷がバイパ
スコンデンサC1のみの場合を示している。本図に示す
ように、ハイサイドスイッチ回路122の入力端子T1
に入力電圧Vinが印加されると、トランジスタQ1、Q
3にはそれぞれ出力電流Iout、モニタ電流Im onが流れ
始め、充電が完了すると出力電流Ioutは0になってい
る。なお、出力端子T2に他の負荷回路が接続されてい
る場合には、バイパスコンデンサC1の充電完了後も負
荷に応じた電流が流れる。
【0045】モニタ電流検出回路12dは上記のモニタ
電流Imonの立ち上がりを検出して、基準電圧可変回路
12a’に可変開始信号Sstを送出する。基準電圧可変
回路12a’は可変開始信号Sstがアクティブとなった
時点からソフト電流Isoftを徐々に大きくし、基準電圧
Vrefを変化させ始める。このように、基準電圧可変回
路12a’による基準電圧Vrefの可変開始タイミング
を、出力電流Ioutの立ち上がりに同期させたことによ
り、出力電流Ioutのソフト立ち上げをよりスムーズに
行うことが可能となる。
電流Imonの立ち上がりを検出して、基準電圧可変回路
12a’に可変開始信号Sstを送出する。基準電圧可変
回路12a’は可変開始信号Sstがアクティブとなった
時点からソフト電流Isoftを徐々に大きくし、基準電圧
Vrefを変化させ始める。このように、基準電圧可変回
路12a’による基準電圧Vrefの可変開始タイミング
を、出力電流Ioutの立ち上がりに同期させたことによ
り、出力電流Ioutのソフト立ち上げをよりスムーズに
行うことが可能となる。
【0046】次に、上記した基準電圧可変回路12a’
の内部構成について説明する。図8は基準電圧可変回路
12a’の一構成例を示す回路図である。本図に示すよ
うに、本実施形態の基準電圧可変回路12a’は前出し
た第1実施形態の基準電圧可変回路12a(図4参照)
とほぼ同様の構成から成っており、モニタ電流検出回路
12dからの可変開始信号Sstによってオン/オフ制御
されるスイッチsw1を新たに設けた構成である。そこ
で、第1実施形態と同様の構成及び機能を有する部分に
ついては図4と同一の符号を付すことで説明を省略し、
以下では本実施形態の新規な構成部分について重点を置
いた説明を行う。
の内部構成について説明する。図8は基準電圧可変回路
12a’の一構成例を示す回路図である。本図に示すよ
うに、本実施形態の基準電圧可変回路12a’は前出し
た第1実施形態の基準電圧可変回路12a(図4参照)
とほぼ同様の構成から成っており、モニタ電流検出回路
12dからの可変開始信号Sstによってオン/オフ制御
されるスイッチsw1を新たに設けた構成である。そこ
で、第1実施形態と同様の構成及び機能を有する部分に
ついては図4と同一の符号を付すことで説明を省略し、
以下では本実施形態の新規な構成部分について重点を置
いた説明を行う。
【0047】スイッチsw1の一端は抵抗Raと調整コ
ンデンサC2との接続ノードに接続されており、他端は
グランドに接続されている。このスイッチsw1は可変
開始信号Sstによってオン/オフ制御されており、可変
開始信号Sstがアクティブ状態となった時点でオンから
オフに切り替わる。
ンデンサC2との接続ノードに接続されており、他端は
グランドに接続されている。このスイッチsw1は可変
開始信号Sstによってオン/オフ制御されており、可変
開始信号Sstがアクティブ状態となった時点でオンから
オフに切り替わる。
【0048】従って、上記構成の基準電圧可変回路12
a’において、前記電源電圧線に電源電圧Vinが印加さ
れても、ハイサイドスイッチ回路122の出力電流I
out(モニタ電流Imon)が立ち上がって可変開始信号S
stがアクティブになるまでは調整コンデンサC2の充電
が始まらない。よって、その間トランジスタQbのコレ
クタ電流、すなわちソフト電流Isoftは小さく抑えられ
た状態を維持する。
a’において、前記電源電圧線に電源電圧Vinが印加さ
れても、ハイサイドスイッチ回路122の出力電流I
out(モニタ電流Imon)が立ち上がって可変開始信号S
stがアクティブになるまでは調整コンデンサC2の充電
が始まらない。よって、その間トランジスタQbのコレ
クタ電流、すなわちソフト電流Isoftは小さく抑えられ
た状態を維持する。
【0049】その後、ハイサイドスイッチ回路122の
出力電流Ioutが立ち上がって可変開始信号Sstがアク
ティブになると、スイッチsw1はオフとなるので調整
コンデンサC2の充電が始まり、前述した動作によって
基準電圧可変回路12a’はソフト電流Isoftを徐々に
大きくしていく。このようにして、本実施形態の基準電
圧可変回路12a’は可変開始信号Sstがアクティブと
なった時点からソフト電流Isoftを徐々に大きくし、基
準電圧Vrefを変化させ始める。
出力電流Ioutが立ち上がって可変開始信号Sstがアク
ティブになると、スイッチsw1はオフとなるので調整
コンデンサC2の充電が始まり、前述した動作によって
基準電圧可変回路12a’はソフト電流Isoftを徐々に
大きくしていく。このようにして、本実施形態の基準電
圧可変回路12a’は可変開始信号Sstがアクティブと
なった時点からソフト電流Isoftを徐々に大きくし、基
準電圧Vrefを変化させ始める。
【0050】次に、本発明の第4実施形態について説明
する。図9はハイサイドスイッチ回路123(第4実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路123は前出
した第3実施形態のハイサイドスイッチ回路122(図
6参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力トラン
ジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとしてNチャ
ネルMOSトランジスタQ2、Q4を用いた構成であ
る。そこで、第3実施形態と同様の構成及び機能を有す
る部分については図6と同一の符号を付すことで説明を
省略し、以下では本実施形態の新規な構成部分について
重点を置いた説明を行う。
する。図9はハイサイドスイッチ回路123(第4実施
形態)の概略構成を示す回路図である。本図に示すよう
に、本実施形態のハイサイドスイッチ回路123は前出
した第3実施形態のハイサイドスイッチ回路122(図
6参照)とほぼ同様の構成から成っており、出力トラン
ジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとしてNチャ
ネルMOSトランジスタQ2、Q4を用いた構成であ
る。そこで、第3実施形態と同様の構成及び機能を有す
る部分については図6と同一の符号を付すことで説明を
省略し、以下では本実施形態の新規な構成部分について
重点を置いた説明を行う。
【0051】前述した通り、本実施形態では出力トラン
ジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとしてNチャ
ネルMOSトランジスタQ2、Q4が用いられており、
そのドレイン(D)とソース(S)の接続が第3実施形
態とは逆になっている。すなわち、トランジスタQ2、
Q4ではドレイン(D)が抵抗R1を介して入力端子T
1に接続されており、ソース(S)が出力端子T2ある
いはモニタ電流検出回路12dに接続されている。ま
た、オペアンプA1の出力端子とトランジスタQ2、Q
4のゲート(G)間にはゲート電圧コントロール回路1
2bが設けられている。さらに、ゲート電圧コントロー
ル回路12bにはチャージポンプ回路12cが接続され
ている。
ジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとしてNチャ
ネルMOSトランジスタQ2、Q4が用いられており、
そのドレイン(D)とソース(S)の接続が第3実施形
態とは逆になっている。すなわち、トランジスタQ2、
Q4ではドレイン(D)が抵抗R1を介して入力端子T
1に接続されており、ソース(S)が出力端子T2ある
いはモニタ電流検出回路12dに接続されている。ま
た、オペアンプA1の出力端子とトランジスタQ2、Q
4のゲート(G)間にはゲート電圧コントロール回路1
2bが設けられている。さらに、ゲート電圧コントロー
ル回路12bにはチャージポンプ回路12cが接続され
ている。
【0052】ゲート電圧コントロール回路12bはオペ
アンプA1の出力電圧に基づいてトランジスタQ2、Q
4のゲート電圧をコントロールする。すなわち、オペア
ンプA1の出力電圧が高ければゲート電圧を低くし、オ
ペアンプA1の出力電圧が低ければゲート電圧を高くす
る。このような動作により、出力トランジスタ及びモニ
タ電流検出用トランジスタとしてNチャネルMOSトラ
ンジスタQ2、Q4を用いても、前述の第3実施形態と
同様の動作を実現することができる。
アンプA1の出力電圧に基づいてトランジスタQ2、Q
4のゲート電圧をコントロールする。すなわち、オペア
ンプA1の出力電圧が高ければゲート電圧を低くし、オ
ペアンプA1の出力電圧が低ければゲート電圧を高くす
る。このような動作により、出力トランジスタ及びモニ
タ電流検出用トランジスタとしてNチャネルMOSトラ
ンジスタQ2、Q4を用いても、前述の第3実施形態と
同様の動作を実現することができる。
【0053】チャージポンプ回路12cは発振回路部
(図示せず)を用いてトランジスタQ2のゲート(G)
に印加されるゲート電圧を昇圧する機能を有している。
このような昇圧機構を設けることにより、トランジスタ
Q2、Q4のオン抵抗を下げることができる。よって、
トランジスタQ2、Q4で消費される電力を抑制し、ハ
イサイドスイッチ回路123の省電力化に貢献すること
ができる。
(図示せず)を用いてトランジスタQ2のゲート(G)
に印加されるゲート電圧を昇圧する機能を有している。
このような昇圧機構を設けることにより、トランジスタ
Q2、Q4のオン抵抗を下げることができる。よって、
トランジスタQ2、Q4で消費される電力を抑制し、ハ
イサイドスイッチ回路123の省電力化に貢献すること
ができる。
【0054】なお、上記した各実施形態では、出力トラ
ンジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとして、P
チャネルMOSトランジスタもしくはNチャネルMOS
トランジスタを用いた例を挙げて説明を行ったが、これ
らはそれぞれPNPトランジスタもしくはNPNトラン
ジスタに置き換えてもよい。
ンジスタ及びモニタ電流検出用トランジスタとして、P
チャネルMOSトランジスタもしくはNチャネルMOS
トランジスタを用いた例を挙げて説明を行ったが、これ
らはそれぞれPNPトランジスタもしくはNPNトラン
ジスタに置き換えてもよい。
【0055】
【発明の効果】本発明に係る電気機器においては、出力
電流を制限する出力トランジスタと、前記出力電流を電
圧として検出する電流検出手段と、前記電流検出手段に
よる検出電圧が所定の基準電圧に一致するように前記出
力トランジスタにおける電流制限を行う出力制御手段
と、前記出力トランジスタの出力側に接続されたバイパ
スコンデンサと、を有する電気機器において、前記バイ
パスコンデンサの静電容量を変えることなく、その充電
電流波形を調整するために、前記基準電圧を変化させる
基準電圧可変手段を設けた構成としている。特に、前記
電気機器への電源供給を開始する際、前記基準電圧可変
手段は、前記出力トランジスタにおける電流制限が徐々
に軽くなるように前記基準電圧を変化させる構成にする
とよい。
電流を制限する出力トランジスタと、前記出力電流を電
圧として検出する電流検出手段と、前記電流検出手段に
よる検出電圧が所定の基準電圧に一致するように前記出
力トランジスタにおける電流制限を行う出力制御手段
と、前記出力トランジスタの出力側に接続されたバイパ
スコンデンサと、を有する電気機器において、前記バイ
パスコンデンサの静電容量を変えることなく、その充電
電流波形を調整するために、前記基準電圧を変化させる
基準電圧可変手段を設けた構成としている。特に、前記
電気機器への電源供給を開始する際、前記基準電圧可変
手段は、前記出力トランジスタにおける電流制限が徐々
に軽くなるように前記基準電圧を変化させる構成にする
とよい。
【0056】上記したように、前記電気機器への電源投
入直後は出力電流を厳しく制限し、時間の経過とともに
その制限を軽くしていく構成であれば、前記電気機器へ
の電源投入時に生じる突入電流を従来よりもソフトに立
ち上げるとともに、そのソフト立ち上げ時間を最適化す
ることができる。従って、前記電気機器への電源供給回
路に過大な負荷が加わることをより確実に防止すること
が可能となる。
入直後は出力電流を厳しく制限し、時間の経過とともに
その制限を軽くしていく構成であれば、前記電気機器へ
の電源投入時に生じる突入電流を従来よりもソフトに立
ち上げるとともに、そのソフト立ち上げ時間を最適化す
ることができる。従って、前記電気機器への電源供給回
路に過大な負荷が加わることをより確実に防止すること
が可能となる。
【0057】また、本発明に係る電気機器においては、
前記基準電圧可変手段による単位時間当たりの基準電圧
変化量を任意に調整可能な構成としている。このような
構成とすることにより、前記電源供給回路の電源供給能
力等に応じて、前記バイパスコンデンサの充電電流波形
を任意に調整することが可能となる。従って、前記電気
機器の電源設計における最適化が容易に行える。
前記基準電圧可変手段による単位時間当たりの基準電圧
変化量を任意に調整可能な構成としている。このような
構成とすることにより、前記電源供給回路の電源供給能
力等に応じて、前記バイパスコンデンサの充電電流波形
を任意に調整することが可能となる。従って、前記電気
機器の電源設計における最適化が容易に行える。
【0058】さらに、前記基準電圧可変手段によって前
記基準電圧を変化させ始めるタイミングを、装置内部へ
の出力電流の立ち上がりに同期させる手段を設けた構成
にするとよい。このような構成とすることにより、前記
出力電流のソフト立ち上げをよりスムーズに行うことが
可能となる。
記基準電圧を変化させ始めるタイミングを、装置内部へ
の出力電流の立ち上がりに同期させる手段を設けた構成
にするとよい。このような構成とすることにより、前記
出力電流のソフト立ち上げをよりスムーズに行うことが
可能となる。
【0059】なお、本発明はインターフェースバスとし
てUSB(Universal Serial Bus)を備えた電気機器
(USB装置)に適用するとよい。このような構成とす
ることにより、前記USB装置と電源供給側のホスト装
置とをプラグ接続する際に生じる突入電流を従来よりも
ソフトに立ち上げることができる。また、前記ホスト装
置側に設けられた電源供給回路の電源供給能力やUSB
ケーブルの特性等に応じて、前記バイパスコンデンサの
充電電流波形を任意に調整することが可能となるので、
前記USB装置の電源設計における最適化が容易に行え
る。
てUSB(Universal Serial Bus)を備えた電気機器
(USB装置)に適用するとよい。このような構成とす
ることにより、前記USB装置と電源供給側のホスト装
置とをプラグ接続する際に生じる突入電流を従来よりも
ソフトに立ち上げることができる。また、前記ホスト装
置側に設けられた電源供給回路の電源供給能力やUSB
ケーブルの特性等に応じて、前記バイパスコンデンサの
充電電流波形を任意に調整することが可能となるので、
前記USB装置の電源設計における最適化が容易に行え
る。
【図1】 本発明に係るUSB装置を含むコンピュー
タシステムの概略構成を示すブロック図である。
タシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図2】 ハイサイドスイッチ回路120(第1実施
形態)の概略構成を示す回路図である。
形態)の概略構成を示す回路図である。
【図3】 ハイサイドスイッチ回路120における入
力電圧Vin、ソフト電流Isoft、基準電圧Vref、及び
出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャートである。
力電圧Vin、ソフト電流Isoft、基準電圧Vref、及び
出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャートである。
【図4】 基準電圧可変回路12aの一構成例を示す
回路図である。
回路図である。
【図5】 ハイサイドスイッチ回路121(第2実施
形態)の概略構成を示す回路図である。
形態)の概略構成を示す回路図である。
【図6】 ハイサイドスイッチ回路122(第3実施
形態)の概略構成を示す回路図である。
形態)の概略構成を示す回路図である。
【図7】 ハイサイドスイッチ回路122における入
力電圧Vin、出力電流Iout、モニタ電流Imon、可変開
始信号Sst、ソフト電流Isoft、及び基準電圧Vrefの
挙動を示すタイムチャートである。
力電圧Vin、出力電流Iout、モニタ電流Imon、可変開
始信号Sst、ソフト電流Isoft、及び基準電圧Vrefの
挙動を示すタイムチャートである。
【図8】 基準電圧可変回路12a’の一構成例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図9】 ハイサイドスイッチ回路123(第4実施
形態)の概略構成を示す回路図である。
形態)の概略構成を示す回路図である。
【図10】 従来のハイサイドスイッチ回路の一構成例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図11】 ハイサイドスイッチ回路120’における
入力電圧Vinと出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャ
ートである。
入力電圧Vinと出力電流Ioutの挙動を示すタイムチャ
ートである。
100 USB装置 110 内部回路 120〜123 ハイサイドスイッチ回路 12a、12a’ 基準電圧可変回路 12b ゲート電圧コントロール回路 12c チャージポンプ回路 12d モニタ電流検出回路 150 USBケーブル 151 信号線 152 電源供給線 Q1、Q2 トランジスタ(出力電流制御用) Q3、Q4 トランジスタ(モニタ電流検出用) C1 バイパスコンデンサ C2 調整コンデンサ A1 オペアンプ T1 入力端子 T2 出力端子 T3 調整端子 R1、R2 抵抗 Qa、Qb NPNトランジスタ Ra、Rb 抵抗 Ia 定電流源 sw1 スイッチ
Claims (5)
- 【請求項1】装置外部から供給される入力電流を制限し
て装置内部への出力電流を得る出力トランジスタと、前
記出力トランジスタに流れる電流を電圧に変換して検出
する電流検出手段と、前記電流検出手段から出力される
検出電圧が所定の基準電圧に一致するように前記出力ト
ランジスタにおける電流制限を行う出力制御手段と、前
記出力トランジスタの出力側に接続されたバイパスコン
デンサと、を有する電気機器において、 前記バイパスコンデンサの静電容量を変えることなく、
その充電電流波形を調整するために、前記基準電圧を変
化させる基準電圧可変手段を設けたことを特徴とする電
気機器。 - 【請求項2】前記電気機器への電源供給を開始する際、
前記基準電圧可変手段は、前記出力トランジスタにおけ
る電流制限が徐々に軽くなるように前記基準電圧を変化
させることを特徴とする請求項1に記載の電気機器。 - 【請求項3】前記基準電圧可変手段による単位時間当た
りの基準電圧変化量は任意に調整可能であることを特徴
とする請求項2に記載の電気機器。 - 【請求項4】前記基準電圧可変手段によって前記基準電
圧を変化させ始めるタイミングを、装置内部への出力電
流の立ち上がりに同期させる手段を設けたことを特徴と
する請求項2または請求項3に記載の電気機器。 - 【請求項5】インターフェースバスとしてUSB(Univ
ersal Serial Bus)を備えたことを特徴とする請求項1
〜請求項4のいずれかに記載の電気機器。
Priority Applications (2)
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JP2000282918A JP2002091584A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 電気機器 |
US09/945,672 US6573693B2 (en) | 2000-09-19 | 2001-09-05 | Current limiting device and electrical device incorporating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000282918A JP2002091584A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 電気機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002091584A true JP2002091584A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=18767348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000282918A Pending JP2002091584A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 電気機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JP2002091584A (ja) |
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- 2000-09-19 JP JP2000282918A patent/JP2002091584A/ja active Pending
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- 2001-09-05 US US09/945,672 patent/US6573693B2/en not_active Expired - Lifetime
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